【摘要】:由于我国地处环太平洋地震带与亚欧地震带之间，地震灾害易发频发，因此在桥梁施工中必须慎重考虑地震作用，确保发生地震时桥梁依然可以保持正常使用。文章在阐述长大桥梁减隔震支座设计思想的基础上，分析了减隔震支座的工作原理与设计特点，探讨了施工中应注意的问题及要点，以期为减隔震技术的广泛、合理应用提供帮助。
【关键词】：长大桥梁；减隔震支座；关键技术；施工要点
中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：
引言
自上个世纪七十年代开始，西方发达国家便在桥梁建设中运用减隔震技术，例如1984年美国在SierraPointBridge的抗震加固中便运用了减隔震技术，而日本也于1990年在宫川大桥上运用了减隔震技术。如今，全世界有大量的桥梁都已采用减隔震技术，并取得了较好的应用效果，然而在我国的应用较少，特别是在长大桥梁的应用中。该技术在桥梁建设、维修中的应用，能够减轻桥梁结构在地震作用下的破坏程度，大幅度提高桥梁使用的安全性，在特大跨径连续梁桥中应用还能够降低下部结构尺寸，从而降低工程造价。因此，探讨桥梁减隔震支座的设计思想与施工中应注意的问题及要点，对于减隔震技术的广泛、合理应用具有积极的意义。
一、桥梁减隔震支座的设计思想
由于长大桥梁支座承受极大强度的荷载，减隔震支座设计需要将桥梁受到的地震作用进行集中，由减隔震支座承受大部分的能量冲击，从而减小桥梁下部结构的负荷。长大桥梁减隔震控制措施可以分为被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制、智能控制等类别，其中被动控制没有外部能力输入，主动控制存在外部能力输入，后三种控制均有部分能量输入。
多质点体系在受到地震作用条件下的震动方程由结构质量、反应位移、阻尼、速度、刚度矩阵、加速度矩阵等因素组成，由此可见长大桥梁结构在受到地震作用条件下的震动反应与结构的刚度、质量等因素有关。主动控制借助外界能量来提供结构控制力，如果桥梁属于大跨度结构，需要的外界能量很大，在具体实施过程中存在一定的难度，通常采用被动控制来进行减隔震支座的设计。被动控制是借助消能元件等设施来吸收地震作用的能量，使桥梁下部结构承受的地震作用能量降低到可承受范围之内，以实现减振隔振的目的。和以往单纯的依赖增大配筋率等方法相比，采用上述设计思想与方法能够减少工程量，在保证减震隔震效果的同时还有显著的经济效益。
二、减隔震支座的工作原理与设计要点
在长大桥梁减隔震装置中，较为常用的是由橡胶板、钢板高温硫化粘结制成的橡胶支座，由于橡胶层与钢板紧密粘结，薄钢板能够约束橡胶支座在垂直荷载下的横向变形，因而具有较好的竖向性能。另外，由于在水平荷载下钢板对橡胶层的约束是柔性的，橡胶支座的水平刚度较小，并且剪切刚度是随着变形的变化而变化的，较小变形的情况下水平刚度较大，当变形达到中等时水平刚度最小，而随着变形的进一步增大水平刚度又会随之增加，从而起到保护的作用。橡胶支座在桥梁中的使用，如果受到小震作用，桥梁结构相当于连接在一个刚性基础上，而如果受到强震作用，橡胶支座能够吸收大量能量，并提供柔性滑动。
减隔震支座设计通过合理安放支座为长大桥梁提供水平方向上的柔性支撑，增强桥梁结构在水平方向的稳定性，并利用阻尼装置增强整个桥梁结构的阻尼效应。通过对设计反应谱的分析，可以得知当系统周期增长时，设计荷载相应减少，地震作用也会随之减少。因此，长大桥梁减隔震支座设计需要以增长系统固有周期后的耗能能力衡量减振隔振性能，并考虑减隔震支座应用后是否对桥梁的桥面与下部结构产生不利的效应而影响桥梁的正常使用。
1、合理的应用粘滞阻尼器
长大桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用粘滞阻尼器提高桥梁结构的抗震安全性能。粘滞阻尼器具有其独特的优势，首先弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置的屈服力或者摩擦力是常值，在桥墩发生最大变形时，屈服力或者摩擦力常值会同时达到。但是，当阻尼器的参数为1时，会使桥墩变形最大化，阻尼力反而是最小值，当阻尼器的参数为零时，粘滞阻尼器的阻尼力会达到最大值，桥墩的变形最小。其次，是在温度发生改变的情况下，弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置一定要克服屈服力或者摩擦力才能自由变形；在粘滞阻尼器发展蠕变的情况下，产生的抗震力几乎为零，因此，应用粘滞阻尼力是不会影响桥梁结构的使用功能。
2、合理的应用摆式滑动摩擦支座
长大桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用摆式滑动摩擦支座提高桥梁结构的抗震安全性能。摆式滑动摩擦支座主要是将滑动摩擦支座和钟摆概念有效的结合起来，从而有效的构成一种减隔震装置，由于摆式滑动摩擦支座的滑动面是个曲面，通过曲面滑动摩擦尽可能的消耗地震能量，为桥梁结构自重提供必要的自复位能量，从而有效的利用钟摆机理延长桥梁结构的振动周期。由于地震位移大小以及球面曲率半径会影响到摆式滑动摩擦支座的平面尺寸，因此摆式滑动摩擦支座的平面尺寸相对较大。
3、合理应用铅芯橡胶支座
设计人员在设计长大桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用铅芯橡胶支座提高桥梁结构的抗震安全性能。铅芯橡胶隔震支座的构成是在分层橡胶支座中加入一些铅芯，构成一种减隔震装置。由于铅芯具有良好的力学性能，能够和分层橡胶支座有效的结合起来，所以，铅芯非常适合作为减隔震材料。除此之外，铅芯橡胶支座的屈服剪应力相对偏低，但是初始剪切刚度相对偏高，弹塑性能较强，并且塑性循环具有较强的耐疲劳性能。正是因为铅芯橡胶支座具备较好的屈服强度和刚度，能够满足隔震系统的需求，因此铅芯橡胶支座是国内外桥梁结构隔震设计过程中广泛应用的隔震装置。例如，我国南疆线上的几座铁路桥就应用了铅芯橡胶支座，对于提高桥梁结构的抗震安全性能具有至关重要的作用。
三、施工中应注意的问题
为保证减隔震支座功能的正常发挥，必须严格要求减隔震支座施工的工程质量，按照设计要求规范施工。根据减隔震支座施工的实践经验，要想有效发挥减隔震支座的减振隔振作用，必须注意以下施工问题及要点：
第一，安装减隔震支座前，减隔震支座顶面必须保证水平。在施工过程中，需要先用砂轮打磨减隔震支座墩台的垫石，将垫石打磨平整，确保平整度误差小于1mm，再均匀铺设环氧树脂砂浆，保证环氧树脂砂浆厚度一致，最后再安装减隔震支座。
第二，安装减隔震支座后，需要保证其自由位移不受到影响。在施工过程中，需要在安装减隔震支座后对位移槽填充棉絮，也可以填充泡沫，以免梁体施工过程中有杂物进入减隔震支座，直到拆除临时支座之后再取出棉絮，从而确保减隔震支座不受杂物落入的不良影响。
第三，在临时固结支座的使用过程中，必须注意不能损害永久的减隔震支座，尤其在拆除阶段要倍加注意。如果是人工拆除临时固结支座，需要注意避免混凝土碎碴、钢筋碎片等杂物落入减隔震支座滑移槽，选择微膨胀炸药能够方便快捷的拆除临时固结支座，避免杂物落入对支座的影响。
结束语
综上所述，减隔震技术在国外已经得到了多年的应用，积累了成熟的设计、施工经验，该项技术也得到了不断的发展和完善。虽然减隔震技术在我国长大桥梁的应用中较少，但只要结合工程实际，学习国外的先进、成熟经验，遵循长大桥梁减隔震支座的设计思想，在具体施工过程中做好难点、要点的处理，便能够充分发挥减隔震支座耗散地震能量的作用，降低桥墩与基础的荷载，提高长大桥梁结构的性能。
参考文献：
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